電機學(xué)第5章感應(yīng)電機

1、第5章 感應(yīng)電機李艷5.1 三相感應(yīng)電機的結(jié)構(gòu)和運行狀態(tài)三相感應(yīng)電機的結(jié)構(gòu)和運行狀態(tài)5.2 三相感應(yīng)電動機的磁動勢和磁場三相感應(yīng)電動機的磁動勢和磁場5.3 三相感應(yīng)電動機的電壓方程和等效電路三相感應(yīng)電動機的電壓方程和等效電路5.4 感應(yīng)電動機的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程感應(yīng)電動機的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程5.5 感應(yīng)電動機參數(shù)的測定感應(yīng)電動機參數(shù)的測定5.6 感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)矩感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率曲線轉(zhuǎn)差率曲線5.7 感應(yīng)電動機的工作特性感應(yīng)電動機的工作特性5.8 感應(yīng)電動機的起動、調(diào)速和制動感應(yīng)電動機的起動、調(diào)速和制動 5.15.1三相感應(yīng)電機的結(jié)構(gòu)和運行狀態(tài)三相感應(yīng)電機的結(jié)構(gòu)和運行狀態(tài)一、一、 三相感

2、應(yīng)電機的基本結(jié)構(gòu)三相感應(yīng)電機的基本結(jié)構(gòu)定子部分1.1.定子鐵心：由導(dǎo)磁性能很好的硅鋼片疊成定子鐵心：由導(dǎo)磁性能很好的硅鋼片疊成導(dǎo)磁部分。導(dǎo)磁部分。2 2、定子繞組：放在定子鐵心內(nèi)圓槽內(nèi)、定子繞組：放在定子鐵心內(nèi)圓槽內(nèi)導(dǎo)電部分。導(dǎo)電部分。3 3、機座：固定定子鐵心及端蓋，具有較強的機械強度和剛度。、機座：固定定子鐵心及端蓋，具有較強的機械強度和剛度。轉(zhuǎn)子部分1 1、轉(zhuǎn)子鐵心：由硅鋼片疊成，也是磁路的一部分。、轉(zhuǎn)子鐵心：由硅鋼片疊成，也是磁路的一部分。2 2、轉(zhuǎn)子繞組：、轉(zhuǎn)子繞組： 1 1）鼠籠式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子鐵心的每個槽內(nèi)插入一）鼠籠式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子鐵心的每個槽內(nèi)插入一根裸導(dǎo)條，形成一個多相對稱短路繞組

3、。根裸導(dǎo)條，形成一個多相對稱短路繞組。2 2）繞線式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)）繞線式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子繞組為三相對稱繞組，嵌放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)。子繞組為三相對稱繞組，嵌放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)。 異步電動機的氣隙是均勻的。大小為機械條件所能允許達異步電動機的氣隙是均勻的。大小為機械條件所能允許達到的最小值。到的最小值。氣隙按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分：繞線型異步電動機繞線型異步電動機鼠籠型異步電動機鼠籠型異步電動機繼續(xù)繼續(xù)鼠籠型轉(zhuǎn)子鼠籠型轉(zhuǎn)子鐵心和繞組鐵心和繞組結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖三相繞線型三相繞線型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖返回二、三相異步電動機的基本工作原理二、三相異步電動機的基本工作原理U2U1W2V1W1V21nn轉(zhuǎn)動原理1 1

4、、電生磁、電生磁：三相對稱繞組通三相對稱繞組通往三相對稱電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)往三相對稱電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場。磁場。2 2、磁生電、磁生電：旋轉(zhuǎn)磁場切割旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體感應(yīng)電動勢和電流。轉(zhuǎn)子導(dǎo)體感應(yīng)電動勢和電流。3 3、電磁力、電磁力：轉(zhuǎn)子載流（有功轉(zhuǎn)子載流（有功分量電流）體在磁場作用下受分量電流）體在磁場作用下受電磁力作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩，電磁力作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動電動機旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)化驅(qū)動電動機旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)化為機械能。為機械能。1160 fnp0n規(guī)定：規(guī)定： i : “+” 首端流入，尾端流出。首端流入，尾端流出。 i : “” 尾端流入，首端流出。尾端流入，首端流出。 三相對稱交流繞

5、組通入三相對稱交流電流時，將在電機氣隙空間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。CiAXCZBYAiBiAiBiCimItAYCBZX()電流出電流出( )電流入電流入CiBiAii t600mIo60=t90=t分析可知：三相電流產(chǎn)生的合成磁場是一旋轉(zhuǎn)的磁場。 即：一個電流周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間轉(zhuǎn)過360。0=tAXYCBZAXYCBZAXYCBZNS0n60SNSN轉(zhuǎn)差率11nnsn 轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率是異步電機的一個基本物理量，它反映電機的各種是異步電機的一個基本物理量，它反映電機的各種運行情況。運行情況。轉(zhuǎn)子未轉(zhuǎn)動時轉(zhuǎn)子未轉(zhuǎn)動時，;s,n10 電機理想空載時電機理想空載時，.s,nn01 作為電動機，轉(zhuǎn)速在作為電動機

6、，轉(zhuǎn)速在10n范圍內(nèi)變化，轉(zhuǎn)差率在范圍內(nèi)變化，轉(zhuǎn)差率在0 0 1 1范圍內(nèi)變。范圍內(nèi)變。 負(fù)載越大，轉(zhuǎn)速越低，轉(zhuǎn)差率越大；反之，轉(zhuǎn)差率越小。負(fù)載越大，轉(zhuǎn)速越低，轉(zhuǎn)差率越大；反之，轉(zhuǎn)差率越小。轉(zhuǎn)差率的大小能夠反映電機的轉(zhuǎn)速大小或負(fù)載大小。電機的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)差率的大小能夠反映電機的轉(zhuǎn)速大小或負(fù)載大小。電機的轉(zhuǎn)速為：速為：11n = (- s)n 額定運行時，轉(zhuǎn)差率一般在額定運行時，轉(zhuǎn)差率一般在0.010.060.010.06之間，即電機轉(zhuǎn)速接之間，即電機轉(zhuǎn)速接近同步速。近同步速。 同步轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差與同步轉(zhuǎn)速的比值稱為轉(zhuǎn)差率，用同步轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差與同步轉(zhuǎn)速的比值稱為轉(zhuǎn)差率，用s s表示，表示，即：

7、即：三、三相感應(yīng)電機的運行狀態(tài)三、三相感應(yīng)電機的運行狀態(tài)1nn如果:1nn2=p180分）轉(zhuǎn) /( 50011=p360分）轉(zhuǎn) /( 0003極對數(shù)每個電流周期磁場轉(zhuǎn)過的空間角度同步轉(zhuǎn)速)Hz50=(1f3=p120分）轉(zhuǎn) /( 00014=p分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) /( 75090 可見：旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速 與頻率f1和極對數(shù)p有關(guān)。異步電機的三種運行狀態(tài)根據(jù)轉(zhuǎn)差率的大小和正負(fù)根據(jù)轉(zhuǎn)差率的大小和正負(fù), ,異步電機有三種運行狀態(tài)異步電機有三種運行狀態(tài)機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡姍C械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苣茈娔芎蜋C械能變電能和機械能變成內(nèi)能成內(nèi)能電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能械能能量關(guān)系制動制動制動制動驅(qū)動驅(qū)動電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)速外力使電機

8、快速外力使電機快速旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)外力使電機沿磁外力使電機沿磁場反方向旋轉(zhuǎn)場反方向旋轉(zhuǎn)定子繞組接對定子繞組接對稱電源稱電源實現(xiàn)發(fā)電機發(fā)電機電磁制動電磁制動電動機電動機狀態(tài)狀態(tài)10 n n0n n10 s1s0s四、三相感應(yīng)電機的型號和額定值四、三相感應(yīng)電機的型號和額定值一、型號例例: :額定值關(guān)系有：額定值關(guān)系有：3NNNNNPU I cos)VkV(UN或或額額定定電電壓壓額定運行狀態(tài)時加在額定運行狀態(tài)時加在定子繞組上的線電壓定子繞組上的線電壓. .)kW(PN額額定定功功率率額定條件下轉(zhuǎn)軸上額定條件下轉(zhuǎn)軸上輸出的機械功率。輸出的機械功率。)A(IN額額定定電電流流在額定運行狀態(tài)下流在額定運行狀態(tài)下

9、流入定子繞組的線電流入定子繞組的線電流.min)/r(nN額額定定轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速額定運行時電額定運行時電動機的轉(zhuǎn)速動機的轉(zhuǎn)速.NNf額額定定效效率率額額定定頻頻率率額額定定功功率率因因數(shù)數(shù)Ncos二、額定值二、額定值 三相異步電動機的定子部分在結(jié)構(gòu)上和同步電動機三相異步電動機的定子部分在結(jié)構(gòu)上和同步電動機的定子部分完全相同。的定子部分完全相同。 對中、小容量的低壓異步電動機，通常定子三相繞對中、小容量的低壓異步電動機，通常定子三相繞組的六個出線頭都引出，這樣可根據(jù)需要靈活組的六個出線頭都引出，這樣可根據(jù)需要靈活地接成地接成“Y”Y”形或形或“D”D”形。形。U1 V1 W1U1 V1 W1W2 U

10、2 V2W2 U2 V2D聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)Y聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)接線接線通常：ZXYBCACBZYXAZBYCAX異步電動機的接線方法Y3kW D D 4kW接線盒 例題例題1.720 /minrN某三相50Hz感應(yīng)電動機的額定轉(zhuǎn)速n。試求該機的額定轉(zhuǎn)差率及極對數(shù)。 旋轉(zhuǎn)磁場形成的條件？旋轉(zhuǎn)磁場形成的條件？ 異步？異步？ 同步速度？速度？同步速度？速度？ 異步電機地運行原理？異步電機地運行原理？ 轉(zhuǎn)差？轉(zhuǎn)差率？轉(zhuǎn)差？轉(zhuǎn)差率？ 空間角度？空間電角度？空間角度？空間電角度？ 極對數(shù)？極對數(shù)？pfn11605.2 5.2 三相感應(yīng)電動機的磁動勢和磁場三相感應(yīng)電動機的磁動勢和磁場 為了便于分析，根據(jù)磁通路徑和性質(zhì)不同，異

11、步電動機的為了便于分析，根據(jù)磁通路徑和性質(zhì)不同，異步電動機的磁通分為主磁通和漏磁通。磁通分為主磁通和漏磁通。 主磁通同時交鏈定、轉(zhuǎn)子繞組，主磁通同時交鏈定、轉(zhuǎn)子繞組，其路徑為：定子鐵心其路徑為：定子鐵心氣隙氣隙轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子鐵心鐵心氣隙氣隙定子鐵心。主磁通起定子鐵心。主磁通起傳遞能量的作用。傳遞能量的作用。 除了主磁通以外的磁通稱為漏除了主磁通以外的磁通稱為漏磁通，它包括槽漏磁通、端漏磁通磁通，它包括槽漏磁通、端漏磁通和高次諧波磁通。漏磁通只起電抗和高次諧波磁通。漏磁通只起電抗壓降作用。壓降作用。1 1 空載運行時的磁動勢和磁場空載運行時的磁動勢和磁場磁場異步電動機空載運行時的定子電流稱為空載電流異

12、步電動機空載運行時的定子電流稱為空載電流。.,:,0000arIII功功分分量量損損耗耗的的有有另另一一個個是是用用來來供供給給鐵鐵心心的的無無功功分分量量產(chǎn)產(chǎn)生生主主磁磁通通一一是是用用來來由由兩兩部部分分組組成成異異步步電電動動機機空空載載電電流流與與變變壓壓器器一一樣樣基基波波幅幅值值為為載載磁磁動動勢勢產(chǎn)產(chǎn)生生的的旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)磁磁動動勢勢為為空空三三相相空空載載電電流流,FI0001IpkNmFdp1100.92.IIIar000:即即.F，I，E，、,00022 于于是是乎乎為為零零轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子之之間間相相對對速速度度幾幾定定接接近近同同步步速速轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速很很高高空空載載運運行行時時.

13、II,I,IIrar00000 即即基基本本為為一一無無功功性性質(zhì)質(zhì)電電流流所所以以由由于于磁動勢E1和E2分別滯后于定、轉(zhuǎn)子磁鏈90度感應(yīng)電動勢與變壓器一樣與變壓器一樣, ,主、漏磁通在定子繞組上感應(yīng)的電動勢主、漏磁通在定子繞組上感應(yīng)的電動勢)(kNf4.44jE.1111mmmmmmwjXRIZI101XI jEmdp22124.44kNfjE221121dpdpekNkNEEk電壓平衡方程與等效電路 與變壓器一樣，根據(jù)基爾霍夫電壓定律，可列出空載時與變壓器一樣，根據(jù)基爾霍夫電壓定律，可列出空載時定子每相電壓方程式：定子每相電壓方程式：0111010110111IZEXI jRIERIEE

14、U 100mmmE = - I (R + jX)= - I Z 根據(jù)上兩式，可以作出空載時根據(jù)上兩式，可以作出空載時等效電路。等效電路。22EU五、電磁關(guān)系10RI1U ()三相系)(I三三相相系系統(tǒng)統(tǒng)0)(F三三相相合合成成01E011E02 E六、時空相矢量圖異步電動機空載時的電磁關(guān)系與變壓器非常相似。異步電動機空載時的電磁關(guān)系與變壓器非常相似。B11EF0I0 盡管異步電動機的電磁關(guān)系與變壓器相似，但它們之間還是盡管異步電動機的電磁關(guān)系與變壓器相似，但它們之間還是有差別的：有差別的：1 1）主磁場性質(zhì)不同：異步電動機為旋轉(zhuǎn)磁場，變壓器為脈動磁）主磁場性質(zhì)不同：異步電動機為旋轉(zhuǎn)磁場，變壓器

15、為脈動磁場場.4 4）由于存在氣隙）由于存在氣隙, ,異步電動機漏抗較變壓器的大異步電動機漏抗較變壓器的大. .;I ,E,I ,E)000022222 變變壓壓器器異異步步電電動動機機空空載載時時%.%,%I,)102302030的的僅僅為為而而變變壓壓器器為為異異步步電電動動機機由由于于存存在在氣氣隙隙5)5)異步電動機通常采用短距和分布繞組異步電動機通常采用短距和分布繞組, ,計算時需考慮繞組系計算時需考慮繞組系數(shù)數(shù), ,變壓器則為整距集中繞組變壓器則為整距集中繞組, ,可認(rèn)為繞組系數(shù)為可認(rèn)為繞組系數(shù)為1.1.2負(fù)載運行時的磁動勢和磁場負(fù)載運行時的磁動勢和磁場一轉(zhuǎn)子靜止時的磁動勢一轉(zhuǎn)子靜

16、止時的磁動勢 定子三相繞組通入對稱三相電流。在氣隙中產(chǎn)生定子三相繞組通入對稱三相電流。在氣隙中產(chǎn)生F F1 1， 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n n1 1，并建立圓形基波旋轉(zhuǎn)磁場，并建立圓形基波旋轉(zhuǎn)磁場B Bm m，在定轉(zhuǎn)子中分別，在定轉(zhuǎn)子中分別產(chǎn)生感應(yīng)電動勢產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E E1 1和和E E2 2。E E2 2對應(yīng)轉(zhuǎn)子繞組中的對應(yīng)轉(zhuǎn)子繞組中的I I2 2，并也產(chǎn)，并也產(chǎn)生圓形基波旋轉(zhuǎn)磁動勢生圓形基波旋轉(zhuǎn)磁動勢F F2 2。（1 1）大?。海┐笮。海? 2）因為轉(zhuǎn)子靜止，所以）因為轉(zhuǎn)子靜止，所以f f1 1=f=f2 2則則n n2 2=n=n（3 3）F F1 1和和F F2 2在空間上轉(zhuǎn)向一致。在空間上轉(zhuǎn)向

17、一致。2222220.9,.2wwN kmFIkp其中轉(zhuǎn)子基波繞組系數(shù)111119 . 02IpkNmFw（4 4）由于）由于F F1 1和和F F2 2在空間上同步旋轉(zhuǎn)。相對靜止。可以得到合在空間上同步旋轉(zhuǎn)。相對靜止?？梢缘玫胶铣纱艅觿菁磩畲糯艅觿荩o止）成磁動勢即勵磁磁動勢（靜止） F F1 1+F+F2 2=Fm=Fm，由定子對稱三相繞組，由定子對稱三相繞組ImIm所生所生（5 5）F F2 2在空間上落后于在空間上落后于BmBm為（為（9090+2 2）F F2 2只決定于只決定于2 2轉(zhuǎn)子回路的阻抗角，與轉(zhuǎn)子的位置無關(guān)轉(zhuǎn)子回路的阻抗角，與轉(zhuǎn)子的位置無關(guān)轉(zhuǎn)子靜止時的空間矢量圖轉(zhuǎn)子靜止時

18、的空間矢量圖1110 .92wmmN kmFIp222a r c t a nxr二轉(zhuǎn)子靜止時的電磁關(guān)系二轉(zhuǎn)子靜止時的電磁關(guān)系11Ir11E22Ir22E)(1三相系統(tǒng)U)(I三三相相系系統(tǒng)統(tǒng)1)(I多多相相系系統(tǒng)統(tǒng)21F2FmFm1E2E222111122121111;44. 444. 4jXrZjXrZzIEkNfjEkNfjEmmmwmw負(fù)載運行時的電磁關(guān)系負(fù)載運行時的電磁關(guān)系2三相異步電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時的負(fù)載運行11IR11EsIR2222E)(1三相系統(tǒng)U)(I三三相相系系統(tǒng)統(tǒng)1)(I多多相相系系統(tǒng)統(tǒng)21F2FmFm1EsE2轉(zhuǎn)子繞組各電磁量轉(zhuǎn)子繞組各電磁量轉(zhuǎn)子電動勢的頻率 感應(yīng)電動勢的頻

19、率正比于導(dǎo)體與磁場的相對切割速度感應(yīng)電動勢的頻率正比于導(dǎo)體與磁場的相對切割速度, ,故轉(zhuǎn)子電動勢的頻率為故轉(zhuǎn)子電動勢的頻率為: :116060p nnnD11121160p(n - n)n - npnf = sfn轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時,.ff,s ,n1210 理想空載時,.f,s ,nn0021 二、轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電動勢轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時的感應(yīng)電動勢轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時的感應(yīng)電動勢: :22224.44swmEf N k轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時的感應(yīng)電動勢轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時的感應(yīng)電動勢: :21224.44wmEf N k二者關(guān)系為二者關(guān)系為: :122seEES ESk22因為兩者的頻率不同sE= sE ,轉(zhuǎn)子繞組的漏阻抗電抗與頻率正比于

20、電抗與頻率正比于, ,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子漏電抗轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子漏電抗: :2s22122X2f L2f LSsX二者關(guān)系二者關(guān)系: :22sX= sX.轉(zhuǎn)子繞組的漏阻抗轉(zhuǎn)子繞組的漏阻抗: :22s22ss2jsXjXZrr四、轉(zhuǎn)子繞組的電流轉(zhuǎn)子繞組為閉合繞組轉(zhuǎn)子繞組為閉合繞組, ,轉(zhuǎn)子電流為轉(zhuǎn)子電流為222s22s2s2s22jsXEsjXEZIrrE轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子漏電抗轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子漏電抗: :212X2f L當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時, ,轉(zhuǎn)差率增大轉(zhuǎn)差率增大, ,轉(zhuǎn)子電流也增大轉(zhuǎn)子電流也增大. .五、轉(zhuǎn)子繞組的功率因數(shù)2rrrr2222222222cos=+ X+ (sX) 轉(zhuǎn)子功率因數(shù)與轉(zhuǎn)差率

21、有關(guān)轉(zhuǎn)子功率因數(shù)與轉(zhuǎn)差率有關(guān), ,當(dāng)轉(zhuǎn)差率增大時當(dāng)轉(zhuǎn)差率增大時, ,轉(zhuǎn)子功率因轉(zhuǎn)子功率因數(shù)則減小。數(shù)則減小。六、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢轉(zhuǎn)子繞組流過三相或多相對稱電流時產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢轉(zhuǎn)子繞組流過三相或多相對稱電流時產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢. .22222902IpkN.mFw 1)1)幅值幅值2)2)轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向 轉(zhuǎn)子電流相序與定子旋轉(zhuǎn)磁動勢方向相同轉(zhuǎn)子電流相序與定子旋轉(zhuǎn)磁動勢方向相同, ,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢的方向與轉(zhuǎn)子電流相序一致動勢的方向與轉(zhuǎn)子電流相序一致. .1nnn)(nnn12轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢相對定子的速度為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢相對定子的速度為 可見可見, ,無論轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速怎樣變化無論轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速怎樣變化,

22、 ,定、轉(zhuǎn)子磁動勢總是以同速、定、轉(zhuǎn)子磁動勢總是以同速、同向在空間旋轉(zhuǎn)，兩者在空間上總是保持相對靜止。同向在空間旋轉(zhuǎn)，兩者在空間上總是保持相對靜止。磁動勢平衡方程磁動勢平衡方程 轉(zhuǎn)子靜止和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時磁場比較轉(zhuǎn)子靜止和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時磁場比較轉(zhuǎn)子靜止時：轉(zhuǎn)子靜止時：對于定子而言對于定子而言 I1(f1) F1I1(f1) F1（n1n1） F2F2（n1n1） I2(f1)I2(f1)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時：對于轉(zhuǎn)子(n=(1-s)n1)而言 I1(f1) F1(n1) F2(n2=sn1) I2(f2=sf1)F2相對于定子來說n2s=sn1+n=n11nn D11snnnnD磁動勢的平衡方程為：磁動

23、勢的平衡方程為：msFFF21msIkII21相量圖 按照基本方程和等效電路可以按照基本方程和等效電路可以作出異步電動機的相量圖。作出異步電動機的相量圖。，、。UI,后后的的因因數(shù)數(shù)總總是是滯滯所所以以異異步步電電動動機機的的功功率率率率定定的的感感性性無無功功功功電電機機需需要要從從電電源源吸吸收收一一轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子的的漏漏磁磁通通氣氣隙隙中中的的主主磁磁通通和和定定這這是是因因為為要要建建立立和和維維持持于于電電源源電電壓壓總總是是滯滯后后定定子子電電流流從從相相量量圖圖可可見見11。，I，I，s，n，械械的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換實實現(xiàn)現(xiàn)由由電電能能到到機機吸吸取取更更多多的的電電功功率率電電動動機機從從電

24、電源源隨隨之之增增加加增增加加使使增增大大轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)差差率率下下降降轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速增增加加時時當(dāng)當(dāng)電電動動機機機機械械負(fù)負(fù)載載還還可可見見看看出出12 電動勢平衡方程電動勢平衡方程根據(jù)基爾霍夫電壓定律可寫出定、轉(zhuǎn)子側(cè)電動勢平衡方程：根據(jù)基爾霍夫電壓定律可寫出定、轉(zhuǎn)子側(cè)電動勢平衡方程：111111111U = - E + I R + jI X = - E + I Zr22s22s2s2sssE= I Z= I (jX):kEE:e之之比比稱稱為為電電動動勢勢比比與與轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子不不轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時時電電動動勢勢其其中中21221121wwekNkNEEk5.3三相感應(yīng)電動機的電壓方程和等效電路 頻率折算頻率折算就是用一個

25、等效的轉(zhuǎn)子電路代替實際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子系就是用一個等效的轉(zhuǎn)子電路代替實際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)統(tǒng), ,而等效的轉(zhuǎn)子回路應(yīng)與定子電路有相同的頻率。而等效的轉(zhuǎn)子回路應(yīng)與定子電路有相同的頻率。( (靜止轉(zhuǎn)子靜止轉(zhuǎn)子) )一、頻率折算 在折算的過程中，電機的電磁效應(yīng)不變，因而有在折算的過程中，電機的電磁效應(yīng)不變，因而有兩個條件兩個條件：一個是保持轉(zhuǎn)子磁動勢不變；二是轉(zhuǎn)子回路的功率不變。一個是保持轉(zhuǎn)子磁動勢不變；二是轉(zhuǎn)子回路的功率不變。轉(zhuǎn)子回路電流轉(zhuǎn)子回路電流rrrr212s2s2222s2s22222EEsEEI =- sZ+ jX+ jsX+ jX+s.,1,22不不變變同同時時保保持持轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子磁磁動動勢勢為為定

26、定子子頻頻率率就就可可以以將將轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子頻頻率率折折算算電電阻阻在在轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子回回路路中中串串聯(lián)聯(lián)一一個個用用一一個個不不轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子并并且且可可見見FRss 等效靜止轉(zhuǎn)子代替轉(zhuǎn)速為n轉(zhuǎn)子條件：F2和F2S完全相同。大小、轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速及空間相位相同1.轉(zhuǎn)速n1,轉(zhuǎn)向也相同2. F2=F2S 只要I2=I2S3. F2和F2S 相位相同，只要2= 2S222222222222222222222222222sssEErrsXXssXXrrsrrrrErXsXrs2s21-s靜止轉(zhuǎn)子中串入附加電阻,s1-s1+可得ss實際轉(zhuǎn)子I()()arctan()arctan()I()arctan()22222s

27、22s22I)jsX(EsI)jX(ErrU2Rss1 實際的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子軸上有機械損耗和機械功率輸出。頻率折實際的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子軸上有機械損耗和機械功率輸出。頻率折算后，轉(zhuǎn)子靜止，沒有機械損耗和機械功率輸出，但電路中多算后，轉(zhuǎn)子靜止，沒有機械損耗和機械功率輸出，但電路中多了一個附加電阻了一個附加電阻 。根據(jù)能量守恒關(guān)系，該電阻消耗的功。根據(jù)能量守恒關(guān)系，該電阻消耗的功率等效機械損耗和機械功率之和率等效機械損耗和機械功率之和總的機械功率?？偟臋C械功率。21Rss 從等效電路角度，可以把從等效電路角度，可以把 看成是異步電動機的看成是異步電動機的”電阻負(fù)載電阻負(fù)載”，其上的壓降可以看成是轉(zhuǎn)子回路的端電壓，

28、其上的壓降可以看成是轉(zhuǎn)子回路的端電壓:二、繞組折算。k、Nmk、Nmww同同本本相相折折算算的的方方法法與與變變壓壓器器基基組組的的實實際際轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子繞繞及及取取代代等等效效轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子及及繞繞組組相相同同的的定定子子繞繞組組折折算算就就是是用用一一個個和和222111122EEkEe i22kII 2222222222222,arctan(/)ieieiessrk k rXk k XZrjXk k ZrXsF折算前后的空間相位不變2211e222111iwwwwkNkNKkNmkNmK電壓比電壓比電流比電流比繞組折算后的基本方程111111XI jRIEU 222222XI jRIEU 12mII

29、I12EE 12111()4.44mmmwmEERjXIjf N k 2221RssIU 二、T型等效電路和簡化等效電路由基本方程可以作出等效電路由基本方程可以作出等效電路: :T T型等效電路型等效電路簡化等效電路簡化等效電路從等效電路分析可知從等效電路分析可知: :;,I ,Rss,s ,nn,)電電機機相相當(dāng)當(dāng)于于開開路路總總機機械械功功率率近近似似為為零零理理想想空空載載時時0102220 ;,Rss,s ,n,)短短路路狀狀態(tài)態(tài)電電機機處處于于總總機機械械功功率率為為零零電電機機不不轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時時011012 3)3)三相異步電動機的功率因數(shù)永遠(yuǎn)滯后；三相異步電動機的功率因數(shù)永遠(yuǎn)滯后；4)

30、4)附加電阻不能用電感或電容來代替。附加電阻不能用電感或電容來代替。5)5)在等效電路中負(fù)載的變化是用轉(zhuǎn)差率在等效電路中負(fù)載的變化是用轉(zhuǎn)差率s s來體現(xiàn)的來體現(xiàn)的1.功率方程、電磁功率和轉(zhuǎn)換功率輸入功率輸入功率11111cosIUmP 電磁功率電磁功率定子銅損定子銅損12111RImpcu轉(zhuǎn)子銅損轉(zhuǎn)子銅損22 2122222RImRImpcu5.4 5.4 感應(yīng)電動機功率方程和轉(zhuǎn)矩方程感應(yīng)電動機功率方程和轉(zhuǎn)矩方程在等效電路上表示功率和損耗在等效電路上表示功率和損耗：1R1X2R2X21Rss1U1I0I2ImRmX1cupFep2cup1PPeP 走勢圖P1PePP2pCu1PFepCu2pp

31、21PPp 效率效率21111100%100%(1)100%PPppPPP 兩個重要關(guān)系式兩個重要關(guān)系式 從氣隙傳遞到轉(zhuǎn)子的電磁功率分為兩部分，一小部分變?yōu)閺臍庀秱鬟f到轉(zhuǎn)子的電磁功率分為兩部分，一小部分變?yōu)檗D(zhuǎn)子銅損耗，絕大部分轉(zhuǎn)變?yōu)榭倷C械功率。轉(zhuǎn)差率越大，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子銅損耗，絕大部分轉(zhuǎn)變?yōu)榭倷C械功率。轉(zhuǎn)差率越大，轉(zhuǎn)子銅損耗就越多，電機效率越低。因此正常運行時電機的轉(zhuǎn)子銅損耗就越多，電機效率越低。因此正常運行時電機的轉(zhuǎn)差率均很小。差率均很小。n n1 1和和P PM M不變，不變，n n減少減少S S變大。剛輸出功率變小而銅變大。剛輸出功率變小而銅損（滑差功率損（滑差功率SPSPM M）增大，效率降低

32、）增大，效率降低。二、轉(zhuǎn)矩平衡 電磁轉(zhuǎn)矩從轉(zhuǎn)子方面看，它等于總機械功率除以轉(zhuǎn)子機電磁轉(zhuǎn)矩從轉(zhuǎn)子方面看，它等于總機械功率除以轉(zhuǎn)子機械角速度；從定子方面看，它又等于電磁功率除以同步機械械角速度；從定子方面看，它又等于電磁功率除以同步機械角速度。角速度。2222222e12111222211122221coscos21T 2,2,cosICIkNpmpfINkmNkmIkNfEIEmPmTmwswwmwe得得結(jié)論：電磁轉(zhuǎn)矩與氣隙主磁通和轉(zhuǎn)子電流的有功分量成結(jié)論：電磁轉(zhuǎn)矩與氣隙主磁通和轉(zhuǎn)子電流的有功分量成正比，增加轉(zhuǎn)子電流的有功分量，可使轉(zhuǎn)矩增大。正比，增加轉(zhuǎn)子電流的有功分量，可使轉(zhuǎn)矩增大。 一臺三相

33、一臺三相50Hz50Hz異步電動機，額定參數(shù)如異步電動機，額定參數(shù)如100kW,950r/min,100kW,950r/min,額定運行時機械損耗額定運行時機械損耗1kW1kW，略，略去附加損耗，求去附加損耗，求：（1 1）電動機的額定轉(zhuǎn)差率，電磁功率，轉(zhuǎn)子銅）電動機的額定轉(zhuǎn)差率，電磁功率，轉(zhuǎn)子銅耗；耗；（2 2）電動機額定運行時的電磁轉(zhuǎn)矩，輸出轉(zhuǎn)矩）電動機額定運行時的電磁轉(zhuǎn)矩，輸出轉(zhuǎn)矩和空載轉(zhuǎn)矩和空載轉(zhuǎn)矩 空載實驗(空載電路s=0)方法：空載運行一段。UN從1.3UN降到0.2UN5.5 5.5 感應(yīng)電動機參數(shù)的測定感應(yīng)電動機參數(shù)的測定I0p0u1pFepu12p0201 0 1FePm I

34、 rpp110022010000020001210;NFemmUUIPPUZrXZrIIprXXXm I當(dāng)時 測 得和 短路實驗(堵轉(zhuǎn)實驗s=1) 目的： 方法：轉(zhuǎn)子堵住，將定子外施三相低電壓（0.4UN）。IN從1.2IN降到0.3IN2222112;kNknknknknkkkkkNknknk kCuCuIIUPUPZrXZrIIPmI rpp當(dāng)時測得和ukpkIk5.6 5.6 感應(yīng)電動機的機械特性（感應(yīng)電動機的機械特性（Te-sTe-s）一、物理表達式三相異步電動機機械特性的三種表達式二、參數(shù)表達式 三相異步電動機的機械特性是指電動機的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩三相異步電動機的機械特性是指電動機的轉(zhuǎn)

35、速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系，由于電機的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)差率之間存在一定的關(guān)系，之間的關(guān)系，由于電機的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)差率之間存在一定的關(guān)系，所以異步電動機的機械特性通常用所以異步電動機的機械特性通常用 表示。表示。)(sfTem12211112emmmmwTCI cos;C( pm N k)/ 表明：三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩是由主磁通表明：三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩是由主磁通 與轉(zhuǎn)子電流的與轉(zhuǎn)子電流的有功分量有功分量 相互作用產(chǎn)生的。相互作用產(chǎn)生的。m22cosI221122211122emRm pUsTRf(R)( XX)s 說明：電磁轉(zhuǎn)矩與電源參數(shù)（說明：電磁轉(zhuǎn)矩與電源參數(shù)（1 1、f f1 1）、結(jié)構(gòu)參數(shù)（）

36、、結(jié)構(gòu)參數(shù)（R R、X X、m m、p p）和運行參數(shù)（）和運行參數(shù)（s s）有關(guān)。）有關(guān)。 感應(yīng)電動機的機械特性曲線感應(yīng)電動機的機械特性曲線()emnf T當(dāng)電源電壓和頻率及電機參數(shù)一定的條件下，T只與S有關(guān)，即T和n關(guān)系為感應(yīng)電動機的機械特性。在特性曲線上有兩個最大轉(zhuǎn)矩，最大轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的轉(zhuǎn)差率稱為臨界在特性曲線上有兩個最大轉(zhuǎn)矩，最大轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的轉(zhuǎn)差率稱為臨界轉(zhuǎn)差率，可令轉(zhuǎn)差率，可令 求得求得: : 0 dsdTem=1.6-2.2mTNTT 222212112mRRsXXR( XX) 221111221121111244mm pUm pUTf ( XX)fRR( XX) 最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比

37、稱為過載能力最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比稱為過載能力: :2 2、 越大，越大， 越大；越大； 與與 無關(guān)。無關(guān)。2R2RmsmT1 1、 與與 成正比；成正比； 與與 無關(guān)。無關(guān)。mT21UmS1U3 3、 和和 都近似與漏抗成反比都近似與漏抗成反比mTms在特性曲線上還有一個起動轉(zhuǎn)矩，即在特性曲線上還有一個起動轉(zhuǎn)矩，即 時的轉(zhuǎn)矩時的轉(zhuǎn)矩: : ) 1( 0sn211222112122Qm pU RTf( RR )( XX) 結(jié)論：當(dāng)其它參數(shù)一定時結(jié)論：當(dāng)其它參數(shù)一定時1 1、起動轉(zhuǎn)矩與電源電壓平方成正比；、起動轉(zhuǎn)矩與電源電壓平方成正比；2 2、頻率越高，起動轉(zhuǎn)矩越?。宦┛乖酱?，起動轉(zhuǎn)矩越?。?、頻

38、率越高，起動轉(zhuǎn)矩越?。宦┛乖酱?，起動轉(zhuǎn)矩越??；3 3、繞線式電動機，轉(zhuǎn)子回路電阻越大，起動轉(zhuǎn)矩先增后減。、繞線式電動機，轉(zhuǎn)子回路電阻越大，起動轉(zhuǎn)矩先增后減。1QstNTKT 4 4、起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)、起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)三、實用表達式2memmmTTssss 工程上常根據(jù)電機的額定功率、額定轉(zhuǎn)速、過載能力來工程上常根據(jù)電機的額定功率、額定轉(zhuǎn)速、過載能力來求出實用表達式。方法是：求出實用表達式。方法是：9550NNNPTn mTNTT 11NNnnsn 21mNTTss () 將將T Tm m和和s sm m代入即可得到機械特性方程式代入即可得到機械特性方程式。利用電磁轉(zhuǎn)矩除以最大電磁轉(zhuǎn)矩可得電磁轉(zhuǎn)矩的實用

39、表達式利用電磁轉(zhuǎn)矩除以最大電磁轉(zhuǎn)矩可得電磁轉(zhuǎn)矩的實用表達式： 四、直線表達式 當(dāng) 時，機械特性為直線段。則當(dāng)S=SN，T=TN注意：1.運行點必須工作在直線段 2.直線表達式中的2mmT( T )/ S S 2mMNSS 2mMNSS mSS SSSSmmmSS 一、固有機械特性固有機械特性固有機械特性是指電動機在額定電壓和額定頻率下，按規(guī)定的接是指電動機在額定電壓和額定頻率下，按規(guī)定的接線，定、轉(zhuǎn)子電路不外接阻抗時的機械特性。線，定、轉(zhuǎn)子電路不外接阻抗時的機械特性。sn0nNsNnmsm10TNTQTmTem幾個特殊點：幾個特殊點：A AB BC CD1.起動點A:01emQn,s,TT 2

40、.最大轉(zhuǎn)矩點B:mmemmnn ,ss ,TT 3.額定運行點CNNemNnn ,ss ,TT 4.同步運行點D100emnn ,s,T 二、人為機械特性人為機械特性人為機械特性是指人為改變電源參數(shù)或電動機參數(shù)而得到的機是指人為改變電源參數(shù)或電動機參數(shù)而得到的機械特性。械特性。1. 1. 降壓時的人為機械特性降壓時的人為機械特性snsm10TLUN0TstTmTemn10.8UN0.64Tst0.64Tm 下降后下降后, 和和 均下降均下降, 但但 不變不變, 和和 減少。減少。1UmTstTmsMKM 如果電機在定額負(fù)載下運如果電機在定額負(fù)載下運行行, 下降后下降后, 下降下降, 增大增大,

41、 轉(zhuǎn)子電流因轉(zhuǎn)子電流因 增大而增增大而增大大,導(dǎo)致電機過載。長期欠壓導(dǎo)致電機過載。長期欠壓過載運行將使電機過熱，減過載運行將使電機過熱，減少使用壽命。少使用壽命。1Uns22sEsE 2112mmmmmTTSSSSUTT()U 降壓的人為機械特性的實用表達式降壓的人為機械特性的實用表達式降壓的人為機械特性的直線表達式降壓的人為機械特性的直線表達式2112mmmmTTSSUTT()U2. 2. 轉(zhuǎn)子回路串對稱電阻時的人為機械特性轉(zhuǎn)子回路串對稱電阻時的人為機械特性串電阻后串電阻后, , 、 不變，不變， 增大。增大。mTms在一定范圍內(nèi)增加電阻，可以在一定范圍內(nèi)增加電阻，可以增加增加 。當(dāng)。當(dāng) 時

42、時 ，若，若再增加電阻，再增加電阻， 減小。減小。stT1ms stmTT stT 串電阻后，機械特性線性段斜率變大，特性變軟。串電阻后，機械特性線性段斜率變大，特性變軟。 除了上述特性外，還有除了上述特性外，還有改變電源頻率、極對數(shù)等人改變電源頻率、極對數(shù)等人為機械特性。為機械特性。1 0TstTmTems n0n1smR2TstsmR2+Rs2222221mmmmmTTSSSSSrRrRRSrrr 轉(zhuǎn)子串電阻時人為機械特性的實用表達式轉(zhuǎn)子串電阻時人為機械特性的實用表達式轉(zhuǎn)子串電阻時人為機械特性的直線表達式轉(zhuǎn)子串電阻時人為機械特性的直線表達式2222221mmmmTTSSSrRrRRSrrr

43、3. 3. 定轉(zhuǎn)子回路串對稱三相電抗人為機械特性定轉(zhuǎn)子回路串對稱三相電抗人為機械特性籠形感應(yīng)電動機，可以在定子回路中串入對稱的三相電抗；籠形感應(yīng)電動機，可以在定子回路中串入對稱的三相電抗；繞線式感應(yīng)電動機可以在轉(zhuǎn)子回路中串入對稱的三相對抗繞線式感應(yīng)電動機可以在轉(zhuǎn)子回路中串入對稱的三相對抗n1n1不變；不變；Tm,Sm.TTm,Sm.TQ Q減小。減小。11150380146021755NQZ例某三相四極50Hz繞線式感應(yīng)電動機.P試求該機的固有機械特性表達式;(2)該機的固有的起動轉(zhuǎn)矩T(3)當(dāng)負(fù)載為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載且T時的轉(zhuǎn)速NNM:kW ,UV ,nr / min,.:( ); Nm . 298

44、07502zN例某三相六極50Hz感應(yīng)電動機.轉(zhuǎn)子每相電阻r =0.06,為使恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載T =T 時的轉(zhuǎn)速率降為試問應(yīng):應(yīng)在轉(zhuǎn)子回路中每相串入多大電阻(R)?N:n r / min,n r / min, 5.75.7感應(yīng)電動機的工作特性感應(yīng)電動機的工作特性一、轉(zhuǎn)速特性).P(fnffUU:NN2 時時和和在在定定義義二、轉(zhuǎn)矩特性).P(fTffUU:NN22 時時和和在在定定義義T2正比于P2，T0可視為不變P2=0，空載時，n=n1,S=0;P2增加時T2和T也隨之增加。故轉(zhuǎn)子對氣隙磁場的相對切割速度Sn1也增大，S增大,n下降，S很小。n下降不大工作特性的曲線如工作特性的曲線如圖所示：圖所

45、示：0222,TTTPT空載時I=IM，基本無功分量，所以功率因數(shù)很低，當(dāng)負(fù)載增加時定子電流的有功分量增加所以功率因數(shù)也增加，額定負(fù)載時功率因數(shù)最大空載I1=Im,P2隨s增大，I2增大I1L也增大，I1隨P2增而增大三、定子電流特性四、定子功率因數(shù)特性).P(fcosffUU:NN21 時時和和在在定定義義五、效率特性).P(fffUU:NN2 時時和和在在定定義義).P(fIffUU:NN21 時時和和在在定定義義)()(212212CuCuFepppppPPPPD? 效率特性中。當(dāng)不變損耗和可變損耗相等時，即在額定負(fù)載時效率最大，若負(fù)載繼續(xù)增加，可變損耗也隨著電流的增加而成平方地增加，效

46、率降低。1:7.5,380 ,50,962 /min,cos0.827,.:470,234,45,80.:(1);(2)nNNCuFePkWUnVfnHz nrpWpWpWpWDD例 某三相感應(yīng)電動機的額定數(shù)據(jù)如下定子繞組 接法已知額定運行時各項損耗如下試求額定運行時的轉(zhuǎn)子電流頻率效率;(3)額定電流;(4)電磁轉(zhuǎn)矩1 1 感應(yīng)電動機的起動感應(yīng)電動機的起動 起動指電動機接通電源后由靜止?fàn)顟B(tài)加速到穩(wěn)定運行狀態(tài)的起動指電動機接通電源后由靜止?fàn)顟B(tài)加速到穩(wěn)定運行狀態(tài)的過程過程. .對電動機的起動性能要求二：起動電流不大對電動機的起動性能要求二：起動電流不大, ,起動轉(zhuǎn)矩大。起動轉(zhuǎn)矩大。1. 1.起動電

47、流大的原因起動電流大的原因 起動時起動時, , ,轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢大轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢大, ,使轉(zhuǎn)子電流大使轉(zhuǎn)子電流大, ,根據(jù)磁根據(jù)磁動勢平衡關(guān)系動勢平衡關(guān)系, ,定子電流必然增大定子電流必然增大. .1, 0sn2. 2.起動轉(zhuǎn)矩不大的原因起動轉(zhuǎn)矩不大的原因從下述公式分析從下述公式分析022stemTTTCI cos 起動時起動時, , ,遠(yuǎn)大于運行時的遠(yuǎn)大于運行時的 , ,轉(zhuǎn)子漏抗轉(zhuǎn)子漏抗 很大很大, , 很低很低, ,盡管盡管 很大很大, ,但但 并不大并不大. .1ss22sXXs2cos2I22cosI 由于起動電流大由于起動電流大, ,定子漏阻抗壓降大定子漏阻抗壓降大, ,使定子感應(yīng)電

48、動勢減小使定子感應(yīng)電動勢減小, ,對應(yīng)的氣隙磁通減小對應(yīng)的氣隙磁通減小. .由上述兩個原因使得起動轉(zhuǎn)矩不大由上述兩個原因使得起動轉(zhuǎn)矩不大. .5.8 5.8 感應(yīng)電動機的起動、調(diào)速和制動感應(yīng)電動機的起動、調(diào)速和制動 1 1 三相籠型異步電動機的起動三相籠型異步電動機的起動一、直接起動 對于對于7.5kW7.5kW7.5kW電動機可以直接起動的條件：電動機可以直接起動的條件： ,S,SH H電源總?cè)萘侩娫纯側(cè)萘?P,P電動機額定功率電動機額定功率?NHIPSk443二、降壓起動13stYstTTD 適用于正常運行時定子繞組為三角形接線適用于正常運行時定子繞組為三角形接線的電動機。的電動機。起動時

49、起動時 Y Y接；運行時接；運行時接。接。起動電流關(guān)系:Y- Y- 降壓起動多用于空載或輕載起動降壓起動多用于空載或輕載起動1.Y-1.Y- 降壓起動降壓起動13stYstIID 起動轉(zhuǎn)矩關(guān)系:三角形起動Y接起動時兩種情況下線電流之比為：轉(zhuǎn)矩之比為：DDDIIZUIck3;1?kYcYZUII3131DcYcII3132D）UU（MMY?2.2.自耦變壓器降壓起動自耦變壓器降壓起動NstSUIZ 直接起動時的起動電流：直接起動時的起動電流：11NstSsUUIZkZ 降壓后二次側(cè)起動電流：降壓后二次側(cè)起動電流：1211NststsUIIkk Z 變壓器一次側(cè)電流：變壓器一次側(cè)電流：21stst

50、IIk 電網(wǎng)提供的起動電流減小倍數(shù)：電網(wǎng)提供的起動電流減小倍數(shù)：21ststTTk 起動轉(zhuǎn)矩減小的倍數(shù)：起動轉(zhuǎn)矩減小的倍數(shù)：自耦變壓器一般有三個分接頭可供選用。自耦變壓器一般有三個分接頭可供選用。1.直接起動優(yōu)點：設(shè)備簡單，操作方便；缺點：起動電流大，須足夠大的電源；適用條件：小容量電動機帶輕載的情況起動。2.降壓起動 如果電源容量不夠大，可采用降壓起動。即起動時，降低加在電動機定子繞組電壓，起動時電壓小于額定電壓，待電動機轉(zhuǎn)速上升到一定數(shù)值后，再使電動機承受額定電壓，可限制起動電起動要求：起動電流盡量小，以減小對電網(wǎng)的沖擊；起動轉(zhuǎn)矩盡量大，以縮短起動時間；起動設(shè)備簡單，可靠。 。三相繞線型異

51、步電動機的起動一、轉(zhuǎn)子回路串電阻起動 在轉(zhuǎn)子回路中串聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娮柙谵D(zhuǎn)子回路中串聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娮? ,既能既能限制起動電流，又能增大起動轉(zhuǎn)矩。適限制起動電流，又能增大起動轉(zhuǎn)矩。適用于重載下起動或頻繁起制動的生產(chǎn)機用于重載下起動或頻繁起制動的生產(chǎn)機械械. . 為了有較大的起動轉(zhuǎn)矩、使起動為了有較大的起動轉(zhuǎn)矩、使起動過程平滑，應(yīng)在轉(zhuǎn)子回路中串入多級過程平滑，應(yīng)在轉(zhuǎn)子回路中串入多級對稱電阻，并隨著轉(zhuǎn)速的升高，逐漸對稱電阻，并隨著轉(zhuǎn)速的升高，逐漸切除起動電阻。切除起動電阻。 電動機由電動機由a a點點開始起動，經(jīng)開始起動，經(jīng)bcdebcdef ghf gh，完，完成起動過程。成起動過程。起動過程起動過程二、

52、轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動頻敏變阻器是一鐵損很大的三相電抗器。頻敏變阻器是一鐵損很大的三相電抗器。 起動時，起動時，S2S2斷開，轉(zhuǎn)子串入頻敏斷開，轉(zhuǎn)子串入頻敏變阻器變阻器,S1,S1閉合，電機通電開始起動。閉合，電機通電開始起動。起動時起動時, , ,頻敏變阻器鐵損大頻敏變阻器鐵損大, ,反反映鐵損耗的等效電阻映鐵損耗的等效電阻 大大, ,相當(dāng)于轉(zhuǎn)相當(dāng)于轉(zhuǎn)子回路串入一個較大電阻。隨著子回路串入一個較大電阻。隨著 上升上升, , 減小減小, ,鐵損減少鐵損減少, ,等效電阻等效電阻 減小減小, ,相當(dāng)于逐漸切除相當(dāng)于逐漸切除 , ,起動結(jié)起動結(jié)束束,S2,S2閉合，切除頻敏變阻器，轉(zhuǎn)子閉合，切除頻敏

53、變阻器，轉(zhuǎn)子電路直接短路。電路直接短路。 21ff n2fmRmR2三相異步電動機的制動能耗制動實現(xiàn)實現(xiàn)：制動時，：制動時，S1S1斷開斷開, ,電機脫離電網(wǎng)，電機脫離電網(wǎng)，同時同時S2S2閉合閉合, ,在定子繞組中通入直流勵磁在定子繞組中通入直流勵磁電流。電流。 直流勵磁電流產(chǎn)生一個恒定的磁場，直流勵磁電流產(chǎn)生一個恒定的磁場，因慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子切割恒定磁場，因慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子切割恒定磁場，導(dǎo)體中感應(yīng)電動勢和電流。感應(yīng)電流與導(dǎo)體中感應(yīng)電動勢和電流。感應(yīng)電流與磁場作用產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為制動性質(zhì)，磁場作用產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為制動性質(zhì)，轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速為零時，感應(yīng)電轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速為零時，感應(yīng)

54、電動勢和電流為零，制動過程結(jié)束。動勢和電流為零，制動過程結(jié)束。 制動過程中，轉(zhuǎn)子的動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芟脑谵D(zhuǎn)子回路電阻制動過程中，轉(zhuǎn)子的動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芟脑谵D(zhuǎn)子回路電阻上上能耗制動。能耗制動。nTemA0n1C1B23 對籠型異步電動機對籠型異步電動機, ,可以可以增大直流勵磁電流來增大初始增大直流勵磁電流來增大初始制動轉(zhuǎn)矩制動轉(zhuǎn)矩 。 對繞線型異步電動機對繞線型異步電動機, ,可可以增大轉(zhuǎn)子回路電阻來增大以增大轉(zhuǎn)子回路電阻來增大初始制動轉(zhuǎn)矩初始制動轉(zhuǎn)矩 。. 101s，n所以能耗制動時由于制動電阻大小：制動電阻大?。?220 20 43NBNER( . . )RI 一、電源兩相反接的反接制動反接

55、制動反接制動實現(xiàn)實現(xiàn)：將電動機電源兩相反接可實現(xiàn)反接制動。：將電動機電源兩相反接可實現(xiàn)反接制動。.,11sn想空載轉(zhuǎn)速變?yōu)槔砀淖冇捎诙ㄗ有D(zhuǎn)磁場方向機械特性由曲線機械特性由曲線1 1變?yōu)榍€變?yōu)榍€2 2，工作點由，工作點由AB CAB C，n=0,n=0,制動過程結(jié)束。制動過程結(jié)束。繞線式電動機繞線式電動機在定子兩反在定子兩反接同時接同時, ,可在轉(zhuǎn)子回路串聯(lián)可在轉(zhuǎn)子回路串聯(lián)制動電阻來限制制動電流制動電阻來限制制動電流和增大制動轉(zhuǎn)矩和增大制動轉(zhuǎn)矩 , ,曲線曲線3 3。二、倒拉反轉(zhuǎn)的反接制動條件條件: 適用于繞線式異步電動機帶位能性負(fù)載情況。適用于繞線式異步電動機帶位能性負(fù)載情況。實現(xiàn)實現(xiàn)：

56、在轉(zhuǎn)子回路串聯(lián)適當(dāng)大電阻：在轉(zhuǎn)子回路串聯(lián)適當(dāng)大電阻R RB B。電機工作點由電機工作點由AB AB CC，n=0n=0，制動過程，制動過程開始，電機反轉(zhuǎn)子，開始，電機反轉(zhuǎn)子，直到直到D D點。在第四象點。在第四象限才是制動狀態(tài)。限才是制動狀態(tài)。由于電機反向旋轉(zhuǎn)，由于電機反向旋轉(zhuǎn)，n0n1s1。反接制動時，反接制動時，s1s1，所以有，所以有機械功率為機械功率為212210MECsPm IRs 電磁功率為電磁功率為22120emRPm Is 機械功率為負(fù)，說明電機從軸上輸入機械功率；電磁功率為機械功率為負(fù)，說明電機從軸上輸入機械功率；電磁功率為正說明電機從電源輸入電功率，并軸定子向轉(zhuǎn)子傳遞功率。

57、正說明電機從電源輸入電功率，并軸定子向轉(zhuǎn)子傳遞功率。而而2222122121221MECemRsPPm IRm Im I Rss 表明，軸上輸入的機械功率轉(zhuǎn)變成電功率后，連同定子傳遞給表明，軸上輸入的機械功率轉(zhuǎn)變成電功率后，連同定子傳遞給轉(zhuǎn)子的電磁功率一起消耗在轉(zhuǎn)子回路電阻上，所反接制動的能轉(zhuǎn)子的電磁功率一起消耗在轉(zhuǎn)子回路電阻上，所反接制動的能量損耗較大。量損耗較大?；仞佒苿訉崿F(xiàn)實現(xiàn)：電動機轉(zhuǎn)子在外力作用下，使：電動機轉(zhuǎn)子在外力作用下，使nnnn1 1. . 回饋制動狀態(tài)實際上就是將軸上的機回饋制動狀態(tài)實際上就是將軸上的機械能轉(zhuǎn)變成電能并回饋到電網(wǎng)的異步發(fā)電械能轉(zhuǎn)變成電能并回饋到電網(wǎng)的異步發(fā)電

58、機狀態(tài)。機狀態(tài)。一、下放重物時的回饋制動 首先將定子兩相反接首先將定子兩相反接, ,定子旋轉(zhuǎn)磁場定子旋轉(zhuǎn)磁場的同步速為的同步速為-n-n1 1，特性曲線變?yōu)樘匦郧€變?yōu)? 2。工作。工作點由點由A A到到B B。經(jīng)過反接制動過程（由。經(jīng)過反接制動過程（由B B到到C C）、反向加速過程（）、反向加速過程（C C到到-n-n1 1變化），變化），最后在位能負(fù)載作用下反向加速并超過最后在位能負(fù)載作用下反向加速并超過同步速，直到同步速，直到D D點保持穩(wěn)定運行。點保持穩(wěn)定運行。電機機械特性曲線電機機械特性曲線1 1，運行于，運行于A A點。點。二、變極或變頻調(diào)速過程中的回饋制動電機機械特性曲線電機機

59、械特性曲線1 1，運行于，運行于A A點。點。電機工作點由電機工作點由A A變到變到B B，電磁轉(zhuǎn)矩，電磁轉(zhuǎn)矩為負(fù)，為負(fù)， ，電機處于回饋制，電機處于回饋制動狀態(tài)。動狀態(tài)。1Bnn 當(dāng)電機采用變極（增加極數(shù)）或變當(dāng)電機采用變極（增加極數(shù)）或變頻（降低頻率）進行調(diào)速時，機械頻（降低頻率）進行調(diào)速時，機械特性變?yōu)樘匦宰優(yōu)? 2。同步速變?yōu)?。同步速變?yōu)?。1n3三相異步電動機的調(diào)速由異步電動機的轉(zhuǎn)速公式由異步電動機的轉(zhuǎn)速公式116011fnn (s)(s)p 可知，異步電動機有下列三種基本可知，異步電動機有下列三種基本調(diào)速方法調(diào)速方法：（1 1）改變定子極對數(shù)）改變定子極對數(shù) 調(diào)速。調(diào)速。p（2 2

60、）改變電源頻率）改變電源頻率 調(diào)速。調(diào)速。1f（3 3）改變轉(zhuǎn)差率）改變轉(zhuǎn)差率 調(diào)速。調(diào)速。s變極調(diào)速一、變極原理變極調(diào)速只用于籠型電動機。變極調(diào)速只用于籠型電動機。 以以4 4極變極變2 2極為例：極為例：U U相兩個線圈，相兩個線圈，順向串聯(lián)順向串聯(lián)，定子繞組產(chǎn)生定子繞組產(chǎn)生4 4極磁場：極磁場：反向串聯(lián)反向串聯(lián)和和反向并聯(lián)反向并聯(lián)，定子繞組，定子繞組產(chǎn)生產(chǎn)生2 2極磁場：極磁場：二、三種常用變極接線方式Y(jié)反并反并YY，2p-pY反串反串Y，2p-pYY，2p-p注意注意：當(dāng)改變當(dāng)改變定子繞定子繞組接線組接線時，必時，必須同時須同時改變定改變定子繞組子繞組的相序的相序三、變極調(diào)速時容許輸出